本发明专利技术涉及一种凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜、制备方法及其应用，所述锂离子电池隔膜包括聚合物多微孔层和至少一层涂敷在聚合物多微孔层上的凝胶聚合物涂层，凝胶聚合物涂层与聚合物多微孔层之间的180°条件下的剥离强度为1.0N/cm以上；凝胶聚合物涂层表面及内部呈网状多孔连接结构；凝胶聚合物涂层的孔隙率为40%以上，所述凝胶聚合物为偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，本发明专利技术解决了凝胶聚合物涂层与聚合物多微孔层粘附性差、易于从聚合物多微孔层上剥离的问题，以及凝胶聚合物涂层在电解液中由于溶胀，导致涂层孔隙率降低，引起的电池内阻增大的问题。
【技术实现步骤摘要】
-种凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜、制备方法及其应用
本专利技术涉及锂离子电池
，特别涉及一种凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜 及其制备方法。
技术介绍
随着微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂离 子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、低污染、无记忆效应等有益 性能，已被人们广泛的应用于很多方面，例如手机、掌上电脑、笔记本电脑、电动工具、电动 车、路灯备用电源、航行灯、摄像机、照相机、家用小电器上。其中的凝胶聚合物锂离子电池 已经显示出强劲的发展势头，其使用已不限于便携式电子产品、电动车等领域，还推广到人 造卫星、航天航空等领域。 目前常用的凝胶聚合物锂离子电池是隔膜具有凝胶化涂层的锂离子电池，由于凝 胶的特殊结构，凝胶聚合物锂离子电池具有高能量密度和长循环寿命；具有良好加工性能， 加上凝胶聚合物的热塑性和成形技术，使得凝胶聚合物锂离子电池壳能做成多种形状，不 仅改善了液态锂离子电池可能出现的漏液、燃烧和爆炸等问题，而且电池的外形设计组装 也灵活方便。 中国专利201180049838. 4和201180049820. 4公开了采用湿式涂布法制备凝胶聚 合物改性锂离子电池隔膜，即：首先，将凝胶聚合物溶解于溶剂中，制备涂布液；将涂布液 涂布于多微孔基材上，之后，浸入凝固浴，通过诱发相分离使凝胶聚合物涂层固化，得到带 有多微孔结构的凝胶聚合物涂层的锂离子电池隔膜。与干式涂布法相比，湿式涂布法能够 避免使用低沸点溶剂造成的环境和工业化生产安全问题，实现对凝胶聚合物涂层孔径、孔 隙率的精确控制，但是涂布后凝胶聚合物涂层与基材粘附性差，涂层易于从基材上剥离，以 及凝胶聚合物在电解液中由于溶胀，导致涂层孔隙率降低，并随之导致电池内阻增大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种凝胶聚合物改性锂离子电 池隔膜，解决凝胶聚合物涂层与基材粘附性差、易于从基材上剥离的问题，以及凝胶聚合物 涂层在电解液中由于溶胀，导致涂层孔隙率降低，导致电池内阻增大的问题。 为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为： 一种凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，包括聚合物多微孔层和至少一层涂敷在聚 合物多微孔层上的凝胶聚合物涂层，所述凝胶聚合物涂层与所述聚合物多微孔层之间在 180° °C条件下的剥离强度为l.ON/cm以上；所述凝胶聚合物涂层表面及内部呈网状多孔 连接结构；所述凝胶聚合物涂层的孔隙率为409T80% ; 所述凝胶聚合物为偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，其中，六氟丙烯占凝胶聚合物的质 量百分比为59T20% ; 所述凝胶聚合物涂层在由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯组成的混合溶剂（电解 液溶剂)中，40°C时的溶胀率低于40%，80°C时的溶胀率低于400%，所述混合溶剂中碳酸乙烯 酯：碳酸二甲酯：碳酸二乙酯的体积比为2:2:1。 上述凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，所述聚合物多微孔层为聚乙烯、聚丙烯、聚 丁烯或聚氯乙烯中的一种或几种组成树脂构成的多微孔膜。 上述凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，所述聚合物多微孔层为聚环烯烃、聚醚砜、 聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺或聚四氟乙烯中一种或几种树脂 构成的多微孔膜、或所述树脂纤维编织而成的多微孔膜，或所述树脂纤维构成的无纺布多 微孔膜。 上述凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，所述聚合物多微孔层为单层结构、双层结 构、三层结构或多层结构。 上述凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，所述聚合物多微孔层的厚度< 20 ym。 上述凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，所述凝胶聚合物的数均分子量为 100000?1500000。 一种凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜的制备方法，制备步骤如下： (1) 将凝胶聚合物溶解于溶剂I中，搅拌混合均匀，得到涂布液，其中，所述凝胶聚合物 占涂布液的质量百分比为19T20%，溶剂I的闪点为50°C以上； (2) 将所述涂布液涂布在聚合物多微孔层的表面，得到含有凝胶聚合物涂层的薄膜A， 其中，涂布量为lOg/nTlOOg/m2 ; (3) 将所述薄膜A浸入溶剂II中，停留5s~35s，得到含有微孔结构的凝胶聚合物涂层的 薄膜B ; (4) 将所述薄膜B浸入水中，停留5s~35s，去除薄膜表面和微孔中的有机溶剂后， 20°C?80°C下干燥，得到所述的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜。 所述溶剂I选自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一 种或几种； 溶剂II为水和选自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、 二甲基亚砜、无水乙醇中一种或几种组成的混合溶剂。 一种锂离子电池，包括上述的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜、正极、负极和电解 液。 一种锂离子电池，包括根据上述方法得到的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜。 本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果： (1 )、本专利技术采用由偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物组成的凝胶聚合物，且六氟丙烯占凝 胶聚合物的质量百分比为59T20% ;使凝胶聚合物在电解液中的溶胀率控制在合适的范围 内，从而使凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜具有良好的离子电导率，同时兼具力学性能、耐 高温性、耐化学腐蚀性以及介电性、压电性、热电性等特殊性能。 (2 )、本专利技术凝胶聚合物在电解液中的溶胀率控制在合适的范围内，解决了凝胶聚 合物在电解液中由于溶胀，导致涂层孔隙率降低，导致电池内阻增大的问题。 (3)本专利技术通过对涂布液配方和制备工艺进行控制，所述凝胶聚合物涂层与所述 聚烯烃微孔膜之间的180°条件下的剥离强度为l.ON/cm以上，解决凝胶聚合物与基材粘 附性差、易于从基材上剥离的问题。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例1中凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜的SEM照片。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于 这几个实施例。 本专利技术的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜是由聚烯烃微孔膜基体材料和在其单 面或双面涂覆的凝胶聚合物涂层构成。 聚合物微孔层 本专利技术公开的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜中，作为基底材料的聚合物微孔层可以 为任意没有电子传导性、但具有离子传导性、且具有耐溶剂性、化学稳定性、孔径微细的多 孔质膜。可选自聚烯烃多微孔膜，其中，聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚氯乙烯中的一 种或几种。还可选自聚环烯烃、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰亚 胺酰胺、聚四氟乙烯等树脂的构成多微孔膜、或由其纤维编织而成的多微孔膜、或其纤维构 成的无纺布多微孔膜等。 聚合物多微孔膜可以为上述列举的任意多微孔膜组成的单层结构、双层结构、三 层结构或多层结构。从易于本专利技术公开的锂离子电池隔膜浆料组合物的涂覆、且能够降低 隔膜厚度而提高锂离子电池内部活性物质比例、以及具有闭孔特性而提高锂离子电池隔膜 的安全性角度考虑，优选聚烯烃多微孔膜，进一步优选单层结构的聚烯烃多微孔膜，特别是 优选单层聚乙烯或聚丙烯多微孔膜。 其中，所述聚合物多微孔膜为单层结构、双层结构、三层结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，包括聚合物多微孔层和至少一层涂敷在聚合物多微孔层上的凝胶聚合物涂层，其特征在于，所述凝胶聚合物涂层与所述聚合物多微孔层之间在180°℃条件下的剥离强度为1.0N/cm 以上；所述凝胶聚合物涂层表面及内部呈网状多孔连接结构；所述凝胶聚合物涂层的孔隙率为40%~80%；所述凝胶聚合物为偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，其中，六氟丙烯占凝胶聚合物的质量百分比为5%~20%； 所述凝胶聚合物在由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯组成的混合溶剂中，40℃时的溶胀率低于40%，80℃时的溶胀率低于400%，所述混合溶剂中碳酸乙烯酯：碳酸二甲酯：碳酸二乙酯的体积比为2:2:1。
【技术特征摘要】
1. 一种凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，包括聚合物多微孔层和至少一层涂敷在聚合 物多微孔层上的凝胶聚合物涂层，其特征在于，所述凝胶聚合物涂层与所述聚合物多微孔 层之间在180° °C条件下的剥离强度为l.ON/cm以上；所述凝胶聚合物涂层表面及内部呈 网状多孔连接结构；所述凝胶聚合物涂层的孔隙率为409T80% ; 所述凝胶聚合物为偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，其中，六氟丙烯占凝胶聚合物的质 量百分比为59T20% ; 所述凝胶聚合物在由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯组成的混合溶剂中，40°C时 的溶胀率低于40%，80°C时的溶胀率低于400%，所述混合溶剂中碳酸乙烯酯：碳酸二甲酯： 碳酸二乙酯的体积比为2:2:1。2. 根据权利要求1所述的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，其特征在于：所述聚合物 多微孔层为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或聚氯乙烯中的一种或几种组成树脂构成的多微孔膜。3. 根据权利要求2所述的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，其特征在于：所述聚合物 多微孔层为聚环烯烃、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺或 聚四氟乙烯中一种或几种树脂构成的多微孔膜、或所述树脂纤维编织而成的多微孔膜，或 所述树脂纤维构成的无纺布多微孔膜。4. 根据权利要求2或3所述的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，其特征在于：所述聚 合物多微孔层为单层结构、双层结构、三层结构或多层结构。5. 根据权利要求4所述的凝胶聚合物改性锂离子电池隔膜，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵义丽，王亚东，高甲，赵伟建，刘国鑫，千昌富，
申请(专利权)人：中国乐凯集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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